工程团队测试游戏技术以培训核工作人员

美国的大多数核反应堆都是几十年前由已经退休或即将退休的劳动力建造的。那一代人使用纸质清单和传统蓝图，倾向于为一个雇主工作多年，而且经常在当地工作。

今天的技术人员、主题专家和工程师拥有不同的技能和期望。他们成长于一个计算机似乎无处不在、雇主和家乡经常变化、远程工作更有可能实现的世界。他们还非常熟悉视频游戏、信息的数字路径和无处不在的个人设备。核电行业因其可靠地提供更多清洁电力的潜力而正在复兴，迫切需要吸引和培训这些工人来维护现有工厂并建造预期的新工厂。

美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的一小部分工程师在最近发布的题为“在机械工程测试回路(METL)中为数字操作和维护部署扩展现实(XR)”的报告中解决了这一需求。他们的方法侧重于对个人设备和视频游戏技术的兴趣和熟悉程度，以探索如何将它们用作下一代核专业人员的立足点。

吸引新一代

根据核能研究所的数据，一座核电站会雇用500到800名工人，他们从事的是一系列训练有素的职位：木匠、焊工、电工、健康物理学家、核工程师、财务经理等等。核电行业希望并需要从广泛的行业、社区学院、四年制大学和军队中培养这种人才。

DerekKultgen认为更具吸引力、数字化增强的工作场所会有所帮助。Kultgen是阿贡机械测试回路设施(METL)的运营经理，该设施是美国最大的液态金属测试设施，在这里测试用于先进钠冷核反应堆的中小型部件。该设施拥有750加仑可加热至650摄氏度的反应堆级钠，并配备了1,000多个收集诊断数据的传感器。即使科学家们不在METL进行实验，它也能提供巨大的价值，因为它在培训人员和收集操作数据方面很有用。

“随着一切都向数字化过渡，核工业有机会使用扩展现实来打破有用数据所在的孤岛，并将数据带给需要它的人，”Kultgen说。“这些数字孤岛包括计算机辅助设计(CAD)信息、操作和维护程序、来自设备的真实数据、制造商数据、备件数据、该设备如何运行的历史数据等等。”

“打破职业之间的信息壁垒意味着全面的有意义的工作，这可能会导致未来的劳动力受过训练、有能力并且满足于留下一段时间，”他继续说道。

Kultgen和他在METL的同事开始试验辅助现实、增强现实、虚拟现实和混合现实。他们研究了许多视频游戏玩家所熟悉的现成硬件和软件：耳机、高保真可视化软件、具有光探测和测距(LiDAR)技术的平板电脑，以及配备先进光学、短程无线技术和声控软件。在计算设计师的帮助下，Kultgen使用这些项目创建了METL的数字版本。结合METL的实时数据馈送，其结果是用于保持METL的钠熔化的220多个加热器区域的数字双胞胎。

在一个例子中，Kultgen的团队叠加了一个800加仑的钠罐的图像，并清楚地标记了随附的阀门和管道。水箱看起来尺寸准确，方向正确，并正确安装在实际空间内。在其虚拟形式中，技术人员可以看到它被绝缘层和外壳覆盖，或者作为去除了模糊层的渲染图。每个部件都链接到一个包含其产品序列号的唯一二维码。如果一名新手技术人员被派往METL查找并修理该储罐上的单个阀门或管道，她可以快速找到并修复它，并且错误更少。

根据个人经验，Kultgen知道工匠在建造或维护设施时会发现此功能和其他功能很有用。此外，配备声控软件的安全帽意味着员工可以从多个来源访问信息或免提完成基于计算机的任务。

想象一下站在泵前，能够在安全帽内置的数字屏幕上看到其流量和温度图表。说“资产信息”，屏幕会显示泵的序列号、制造商和供应商及其技术支持的电子邮件地址和有关订购提前期的信息。捕获故障泵的屏幕截图或流式传输实时视频，将其发送给另一个城市的同事，并在您的耳边或通过位于您颧骨处的小吊杆上的小屏幕上的文本获得响应，就在您的视线下方。此功能将膝上型电脑的强大功能带到了设施楼层——减去膝上型电脑。

“我们经常在狭小的空间内工作，即使是平板电脑也显得笨重，”Kultgen说，他有时会穿着全身绝缘防护装备，同时与其他人一起调整笨重的100磅设备。“现在的技术非常好，很多信息可以在耳机和普通智能手机之间传递。能够解放双手，视野开阔，数据可靠，开始呈现更多实际应用。”

互惠互利的方向

这项技术绝对很酷。未来来自不同背景的工作者在某种程度上已经熟悉它。这并不是因为他们在学校正式接触了它，而是因为他们在校外非正式地学到了很多。他们已经对数据的数字路径感到满意，这再次意味着以前孤立信息的积极分解。

这可以带来创新和机遇的新领域。根据工业界、学术界和政府间流传的一种愿景叙述，通过数字孪生、人工智能和集成大数据实现核劳动力现代化可以降低运营成本、提高安全性、减少人为错误和后续事件，并提高员工吸引力，满意度和保留率。

在像METL这样的地方进行更多试运行也可能有助于博彩业。现实生活中的工业应用和实验可以将该技术的用途扩展到娱乐业之外，进入先进制造和设施运营和维护领域。

在他们的实验之后，METL团队有反馈要分享。例如，一款经过测试的耳机具有出色的光学性能，由于其重量和体积大，被认为更适合现场技术人员和远程主题专家之间的偶尔通信，而不是日常使用。即使一个人在伦敦而另一个人在爱达荷州，员工也可以使用耳机进行交流和共同解决问题。

“从行业的角度来看，当现场人员可以使用iPad运行复杂的诊断程序，然后让远方的服务技术人员就如何解决问题提出建议时，它可以节省差旅费用并增加正常运行时间，”ChrisHeckle说，阿贡材料制造创新中心主任，科学家和工程师致力于加速和扩大材料和工艺。Kultgen补充说，另一个好处是它扩大了核工业雇员可能从事工作的地点范围。

METL团队对博彩业下一步可以在该设施进行的测试也有自己的想法。

“红外摄像机可能会有用，”该报告的合著者、核工程师亚历克斯·格兰南(AlexGrannan)说。“顺利结合人工智能和机器学习技术，让自然语言处理能够理解命令和对象检测，识别组件和访问原理图也很酷。其中许多功能已经在某种程度上存在，但它们可以在未来得到改进。“

采用扩展现实工具可能是连接核工业历史和未来成功的意想不到的桥梁。

库尔特根说：“我们不仅要问我们如何才能在预算和期限内建造一座反应堆，而且我们还需要吸引和留住能够操作和维护它的知识渊博的劳动力。”“这些巨额投资需要时间，那么我们如何让训练有素、技术娴熟的人才参与并致力于核工业?”

在METL，Argonne在美国进行了一些最严肃、最先进的核反应堆实验，答案看起来很聪明——也很有趣。